JP3536214B2 - 金属の熔融方法 - Google Patents

金属の熔融方法

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    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、60%以上の酸素を含
むガスを支燃性ガスとし、微粉炭を燃料とした酸素バー
ナーによって、金属を溶解する金属の熔融方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】金属、特に鉄スクラップを溶解するに
は、主として電気炉が使用されているが、近時は重油等
の液体燃料を酸素によって燃焼する酸素−燃料バーナー
が併用されるようになってきた。これは電気炉での溶解
速度を早めたり、いわゆるコールドスポットをなくすた
めである。また、生産性を高める方法として、炉内にあ
る溶湯に酸素を吹き込み、酸化反応による反応熱でスク
ラップを溶解させる方法も行われている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、電気炉を利用
した金属の熔融方法は、高温が得られ易く、温度の調整
が容易である等の利点があるが、上述したコールドスポ
ットが生じる他、エネルギーを電力に頼らざるを得ない
欠点がある。また、酸素−燃料バーナーを併用する方法
も、全体のエネルギーの60〜80%は電力エネルギー
によるものであり、周知のように電力は、発電効率、熔
融効率等を総合した場合のエネルギー効率は約20〜2
5%に過ぎない。しかも、地球環境で問題視されている
炭酸ガスの発生を考慮すると、重油発電で得られた電力
を使用してスクラップ金属1tを溶融すると約150m
3 の炭酸ガスが発生することから、その対応は不可欠で
ある。 【0004】次に、酸素富化による方法は、電力を使用
しないことから、上記欠点は解消されるが、その熔融方
法が熔湯中に酸素,微粉炭,コークスを投入し、酸化反
応により熔融するものであるから、金属原料の熔融に
は、常に熔融炉に熔湯を残留させておかなければならな
い。これは、熔融を連続して行う場合は良いが、バッチ
方式で操業する場合あるいは間欠的な操業が要求される
場合は、全量出鋼できず、当然生産性が悪くなる。 【0005】本発明は、このようなことから、金属原料
をバーナーの燃焼火炎を直接衝突させて熔融するにあた
り、その熔融効率の向上を図ること、および従来不可能
とみられていた微粉炭を燃料として鉄スクラップ等の金
属原料を溶解する金属の熔融方法を提供することを目的
とするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、熔融炉に投入された金属原料に、純度6
0〜100%の酸素を支燃性ガスとし、微粉炭を燃料と
する酸素バーナーの燃焼火炎を直接衝突させて、金属原
料を溶融せしめると共に、燃焼により生成された高温ガ
スを金属原料及び前記支燃性ガス予熱のため熱交換せし
めた後、搬送管内での微粉炭の燃焼や爆発等の危険性が
生じない温度まで冷却し、さらにその一部を加圧して前
酸素バーナーの微粉炭搬送用ガスとすることを特徴と
している。 【0007】 【0008】 【0009】 【0010】 【作 用】上述した如く、本発明の金属の熔融法は、酸
素バーナーによって直接金属原料を熔融するので、熱効
率に優れるとと共に、熔融炉より排出する燃焼ガスによ
って金属原料の熔融に用いられる酸素バーナーの支燃用
酸素ガスを加熱するので、燃焼効率を図ることができ、
殊に微粉炭を燃料とする酸素バーナーでも、従来困難で
あった融点の高い金属原料の熔融、例えば鉄スクラップ
の熔融が可能となった。 【0011】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図によって説明す
ると、金属熔融炉1には、粒状,線状,板状,片状,塊
状等の金属原料が投入口2より投入され、単数あるいは
複数個の酸素バーナー3の火炎が直接金属原料に衝突す
ることによって熔融される。金属熔融炉1で熔融された
金属は、適宜周知の方法で、送出口4より取出され、容
器5に移される。 【0012】金属熔融炉1では、1,600℃以上の高
温度で金属原料が熔融されるが、これと同程度の温度を
もつ燃焼ガスが発生し、このガスは排出管を介して金
属熔融炉1より導出され、該金属熔融炉1に送入される
金属原料の予熱装置7に導入される。尚、8は金属原料
を予熱装置7に送入するための投入口である。 【0013】予熱装置7に導入された燃焼ガスは、投入
口8から予熱装置7に投入されて、予熱装置7内で堆積
している金属原料中を貫流して、該金属原料を予熱した
後、管9に導出する。管9に導出された燃焼ガスは、つ
いで酸素熱交換器10に導入され、管11を介して供給
される純度60〜100%の酸素ガスと熱交換し、常温
の該酸素ガスを800℃程度までの所望温度に加温す
る。尚、12は管9より熱交換器10に導入される燃焼
ガス量を制御するためのバイパス管、13は該バイパス
管12に設けられた制御弁であり、熱交換される酸素ガ
スを所望の加熱温度とするために設けられる。 【0014】酸素熱交換器10において、例えば400
℃に加温された酸素ガスは、該酸素熱交換器10より管
14に導出された後、酸素バーナー3に供給される。ま
た、酸素熱交換器10より管15に導出した燃焼ガス
は、バイパス管12の燃焼ガスと合流して冷却器16に
導入され、該冷却器16内を管17を介して流れる空気
あるいは水等の冷媒によって所望温度まで冷却される。 【0015】冷却器16において冷却された燃焼ガス
は、ついで管18より脱塵器19に送られ、処理された
後、必要量が管20に導出されてブロワー21に導入さ
れ、残余の燃焼ガスは、管22を介して放出される。 【0016】ブロワー21に吸引された燃焼ガスは、加
圧されて管23に導出され、微粉炭燃料貯槽24内の固
体燃料を搬送する微粉炭搬送用ガスとして使用され、固
体燃料を酸素バーナー3に供給する。 【0017】本発明による金属の熔融法は上記した通り
実施されるが、微粉炭を燃料とした酸素バーナーにより
鉄スクラップを熔融した場合、微粉炭150kg/hで40
0℃に加熱された酸素225Nm/hの条件で実施した処、
微粉炭原料単位80kg/t,熔融速度1.9t/h で熱効率
約47%の結果が得られた。 【0018】なお以上の説明では、金属熔融炉1への金
属原料投入口2と金属原料の予熱装置7への燃焼ガスの
排出管6とを別途に設けた例としているが、これは投入
口と排出管が一体化され、かつ金属熔融炉の上部に構成
されたもの等任意である。また、酸素ガスの加熱制御手
段も燃焼ガスを加熱源とするならば上記実施例に限定さ
れるものではない。 【0019】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、金属原料
を直接バーナー火炎で熔融するので、熱効率が高くなる
ばかりか、燃料を酸素によって燃焼するバーナーによっ
て金属原料を熔融炉で熔融するに際し、前記酸素ガスを
熔融炉で発生する燃焼ガスで加熱し、高温度の酸素ガス
としてバーナーに供給し、燃焼せしめるので、バーナー
の燃焼効率が向上する。また、従来酸素を支燃性ガスと
して使用しても微粉炭を燃料とした場合は、鉄スクラッ
プ等比較的熔融温度の高い金属の溶解には不都合があっ
たが、本発明方法によれば容易に実施できる。 【0020】さらに本発明では、脱塵処理されて大気へ
放出される燃焼排ガスの一部を加圧して微粉炭−酸素バ
ーナーへの搬送用ガスとして使用するので、搬送管内で
の燃焼や爆発等の危険性がない。また、この搬送用ガス
搬送管内での微粉炭の燃焼や爆発等の危険性が生じな
温度まで冷却するので、燃料の搬送管内での燃焼や爆
発等の危険性が一層ない。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施例を示す系統図である。 【符号の説明】 1…金属熔融炉、3…酸素バーナー、6…燃焼ガスの排
出管、7…予熱装置、10…酸素熱交換器、12…バイ
パス管、13…制御弁、16…冷却器、19…脱塵器、
21…ブロワー、24…微粉炭燃料貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F27B 1/22 F27B 1/22 // F27D 17/00 101 F27D 17/00 101D (56)参考文献 特開 昭56−149515(JP,A) 特開 昭57−41521(JP,A) 特開 昭60−248811(JP,A) 特開 昭62−50404(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 9/16 F23D 1/00,14/32 F23L 15/00 F27B 1/08,1/22 F27D 17/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 熔融炉に投入された金属原料に、純度6
    0〜100%の酸素を支燃性ガスとし、微粉炭を燃料と
    する酸素バーナーの燃焼火炎を直接衝突させて、金属原
    料を溶融せしめると共に、燃焼により生成された高温ガ
    スを金属原料及び前記支燃性ガス予熱のため熱交換せし
    めた後、搬送管内での微粉炭の燃焼や爆発等の危険性が
    生じない温度まで冷却し、さらにその一部を加圧して前
    酸素バーナーの微粉炭搬送用ガスとすることを特徴と
    する金属の熔融方法。
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